由对偶的Ⅲ型射电爆发观测探讨日冕双向电子束的起源问题

介绍云南和北京天文台射电频谱仪观测到的3个对偶的米波－－微波Ⅲ型爆发，估计了双向电子束起源的频率和高度，3个事件分别揭示了在正向和反向漂移爆发之间的分界频率（约为250，1300和2900MHz),它们指出了一个致密的电子加速源，在这个源中产生了向上和向下两个方向注入的电子束，从这些事例可以表明不同事件的双向电子束的分界频率有一个相当大的范围（250－2900MHz)，而它们的起源范围却是在一个很小的（大约4－100MHz)和不同的频段范围内。最后讨论了日冕磁结构的拓扑范围、电子加速源构造的空间尺度、电子束运动速度和对偶Ⅲ型爆发的产生机制。     

准开放磁场线区域模型

为了解释日冕中高能电子束和太阳耀斑中的快速过程,本文提出在活动区双极黑子上空存在一个准开放磁场线区域的定性模型。如图1所示,准开放磁场线区域被确定在开放磁场线下面和耀斑环顶部之间。 由于那里的快速磁重联或撕裂、爆炸式的能量释放引起了区域性的等离子体加速。那些被加速到10—100keV的高能电子束沿着开放的磁场线从太阳大气等离子体逃逸到行星际等离子体中。在每个连续的高度上将产生朗缪尔波等离子体辐射。朗缪尔波同低     

太阳射电研究四十年

本文概述了太阳射电天文学的历史,从早期的失败到1942年Hey对太阳射电波的偶然发现为止.文中讨论了太阳射电研究在米波-十米波、千米-百米波和厘米波所取得的主要进展。同时讨论了与射电爆发共生的耀斑的观测以及用等离子体辐射和回旋同步加速辐射对这些观测所作的解释。从空间对与Ⅲ型爆发有关的等离子振荡和一维电子速度分布的测量,业已证实了用等离子体辐射对观测所作的解释。Ⅲ型爆发的米波-十米波射电日像仪测量和千米-百米波的飞船测量表明,Ⅲ型电子束流是沿着浓密的日冕流和沿着阿基米德螺旋轨道运动的。在厘米波段利用角秒分辨率的大天线阵对活动区和射电爆发所作的高空间分辨率观测,表明了它在观测日冕磁场、了解冕环的物理性质、测量耀斑附近磁场结构,从而在研究太阳耀斑起源方面有着巨大的威力.     

太阳的微波组合Ⅲ型爆发

微波组合Ⅲ型爆发是指由低频端的微波普通Ⅲ型爆发和同时出现在高频端的微波连续U型爆发构成的组合体。微波连续U型爆发是单个微波U型爆发在同一磁环中的进一步演化的结果,它仍是Ⅲ型爆发的一个次型,因此整个微波组合Ⅲ型爆发也是Ⅲ型爆发的一个次型。微波组合Ⅲ型爆发的辐射源（即高能电子束）来自同一个加速区,只不过在与低日冕区的磁环相互作用中被分离成捕获电子和逃逸电子束,并有不同的运动轨迹,最终同时辐射产生高频端的微波连续U型爆发和低频端的微波普通Ⅲ型爆发.微波组合Ⅲ型爆发的形成与低日冕区的磁环结构密切相关,因而它是微波段的特有现象。     

射电运动Ⅳ型爆发和日冕物质抛射

射电Ⅳ型运动爆发同日冕物质抛射（ＣＭＥｓ）关系极为密切。本文基于对Ⅳ型运动爆发的研究以及ＣＭＥｓ开放场的物理条件,探讨了ＣＭＥｓ形成及抛射的物理条件。由于磁通量突然喷发,能量大量释放,在ＣＭＥ闭合场中的等离子体被加速,导致高能质子和高能电子被大磁环捕获。随着磁环内的热压Ｐ和磁压Ｐｍ的升高,当β＞βＴ时磁环将炸裂,从而产生ＣＭＥｓ。抛射出的未离化的等离子体团将产生等离子体基波与谐波辐射。随着等离子体的不断离化,高能相对论电子绕开放磁场线作螺旋飞行,这时等离体辐射降到次要地位,回旋同步加速辐射上升到主导地位,这就是射电Ⅳ型运动爆发。如果离化的早,则在微波波段也能看到Ⅳ型运动爆发。这就是微波Ⅳ型爆发,也是微波Ⅳ型爆发罕见的原因。射电运动Ⅳ型爆发源就是日冕抛射的物质。     

太阳米波和分米波Ⅱ型、Ⅲ型射电暴及其精细结构观测研究进展

太阳米波和分米波的射电观测是对太阳爆发过程中耀斑和日冕物质抛射现象研究的重要观测手段。米波和分米波的太阳射电暴以相干等离子体辐射为主导,表现出在时域和频域的多样性和复杂性。其中Ⅱ型射电暴是激波在日冕中运动引起电磁波辐射的结果。在Ⅱ型射电暴方面,首先对米波Ⅱ型射电暴的激波起源问题和米波Ⅱ型射电暴与行星际Ⅱ型射电暴的关系问题进行了讨论;其次,结合Lin-Forbes太阳爆发理论模型对Ⅱ型射电暴的开始时间和起始频率进行讨论:最后,对Ⅱ型射电暴信号中包含的两种射电精细结构,Herringbone结构(即鱼骨结构)和与激波相关的Ⅲ型射电暴也分别进行了讨论。Ⅲ型射电暴是高能电子束在日冕中运动产生电磁波辐射的结果。在Ⅲ型射电暴方面,首先介绍了利用Ⅲ型射电暴对日冕磁场位形和等离子体密度进行研究的具体方法;其次,对利用Ⅲ型射电暴测量日冕温度的最新理论进行介绍;最后,对Ⅲ型射电暴和Ⅱ型射电暴的时间关系、Ⅲ型射电暴和粒子加速以及Ⅲ型射电暴信号中包含的射电精细结构(例如斑马纹、纤维爆发及尖峰辐射)等问题进行讨论并介绍有关的最新研究进展。     

日冕磁场和重联的射电信号

总结了近期用射电频谱仪（高时间和高频谱分辨）和野边山射电日像仪（高空间分辨）以及国内外其它空间和地面设备分析日冕磁场和重联的系列工作。主要结论可归纳为：1）在Dulk等人（1982）的近似下自恰计算射电爆发源区磁场的平行和垂直分量，并首次得到该磁场在日面的两雏分布。2）为了考虑非热电子低能截止的影响，必须采用更严格的回旋同步辐射理论来计算。结果表明：低能截止和日冕磁场对计算有明显的影响，而其它参数（包括背景温度、密度、高能截止和辐射方向）的影响均可忽略。因此，对低能截止和日冕磁场必须联立求解。3）射电爆发中的精细结构可能反映了射电爆发源比较靠近粒子加速（磁场重联）的区域，利用高时间和高频率分辨的频谱仪和高空间分辨的日像仪联合分析，可以确定精细结构的源区位置，从而确定粒子加速（磁场重联）的准确时间和地点。     

位于日冕微波区的微波Ⅲ型爆发界面频率的发现

在北京天台１．０－２．０ＧＨｚ射电频谱仪记录到的１９９４年１月５日爆发图上，首次发现一界面频率位于１２４０ＭＨｚ与１３４０ＭＨｚ之间的微波Ⅲ型爆发对，其频率漂率为－０．２２ＧＨｚ／ｓ和＋０．２３ＧＨｚ／ｓ由此推出电子加速区位于光球之上，３．７×１０＾４ｋｍ的高度，电子加速区及Ⅲ型爆发形成区的高度范围约为１０００公里，而电子束的速度相应为０．１０２ｃ及０．１０６ｃ。     

一个复杂大爆发的分析

本文分析了2002.7.23国家天文台云南天文台射电频谱仪在625～1500 MHz、2600～3800 MHz和5200～7600 MHz记录到的复杂型大爆发,将此爆发与Hα耀斑、日冕物质抛射(CME)、硬X射线爆发及地球物理参数作了相关分析,得到这个事件的一些显著特征,认为这一事件电子的加速区在日冕的外层,接近625 MHz的地方,并且多次发生磁重联.磁重联以后的衰变相是湍流加速过程.     

双向Ⅲ型漂移爆发的多波段观测

分析了国家天文台云南天文台射电频谱仪在230～300MHz、625～1500MHz、1000～2000MHz和2600～3800MHz记录到的11对具有双向漂移结构的Ⅲ型爆发.对双向Ⅲ型爆发的半功率持续时间、频率漂移率、偏振度等观测特征与普通Ⅲ型爆发作了比较,与Hα耀斑的关系也作了详细分析.得到这些事件的显著特征,并对双向Ⅲ型爆发作了定性解释.